JPH05315012A - 自動車用蓄電池装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 蓄電池容積・重量を増加させることなく寿命
の均一化を計ることができる２電源回路構成の自動車用
蓄電池装置を提供する。 【構成】 始動装置Ｓと、点火装置ＩＧが接続された始
動用蓄電池ＢＳと、車載全負荷ＬとオルタネータＧとが
接続された負荷用蓄電池ＢＬと、電磁スイッチＳＷと、
電磁スイッチ接点ＭｇＳを制御するノイズ検出装置Ｎ及
び電圧検出装置Ｖとを備え、電磁スイッチ接点ＭｇＳは
始動用蓄電池ＢＳと負荷用蓄電池ＢＬとの間に接続さ
れ、ノイズ検出装置Ｎの入力端子Ａ、Ｂは始動用蓄電池
ＢＳと負荷用蓄電池ＢＬとに接続され、電圧検出装置Ｖ
の入力端子Ｃは負荷用蓄電池に接続され、オルタネータ
Ｇ又は始動時の始動用蓄電池ＢＳのノイズ発生時にはノ
イズ検出装置Ｎにより電磁スイッチ接点ＭｇＳは閉とな
り、負荷用蓄電池ＢＬの電圧が放電状態となる所定電圧
に降下したときには電圧検出装置Ｖにより電磁スイッチ
接点ＭｇＳが開となるよう構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は自動車用蓄電池装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の自動車用電源回路は、１電源３系
統が一般的である。つまり、１つの蓄電池に始動回路、
負荷回路、点火回路が接続された構成である。これによ
れば、スタータやオルタネータ等の電装部品の信頼性向
上ともあいまって、エンジン始動さえできれば以降はオ
ルタネータより各種負荷に安定した電気が供給される。
従って、走行中、アイドリング中にかかわらず、蓄電池
が放電することはほとんどない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例え電
装品の信頼性がどのように向上したとしても、蓄電池の
寿命がつきれば、もはやエンジンの始動はできなくなっ
てしまう。蓄電池の寿命が正確に検出できて適正に蓄電
池の交換が行われるようになればエンジン始動の信頼性
はより高くなるものの、蓄電池は電気化学装置であるた
め外周温や保守取扱に大きく影響されるので、現在のと
ころ確実な寿命判定法は確立されていない。そのため、
ある日突然エンジン始動ができなくなってしまうという
ような問題がおこる。

【０００４】蓄電池の寿命とは別に、放電によりその容
量がなくなってしまっても、やはりエンジン始動ができ
なくなるという問題がおこる。自動車の各種ランプの負
荷は専用のスイッチで蓄電池に接続され、スタータスイ
ッチの動作に関係なく任意に点灯できるようになってい
る。そのため、これらのスイッチを切り忘れると、スタ
ータスイッチは切ってあっても、蓄電池は放電をし続け
る。消灯ミスを防止するため、主灯については警報装置
が装備されているが、ルームランプ、駐車灯、トランク
内点灯ランプ等には警報装置が装備されていない。従っ
て、これらを消灯し忘れると、蓄電池は完全に放電して
しまい、エンジン始動ができなくなってしまう。

【０００５】この他各種メモリや時計等の負荷も蓄電池
に直接接続され、スタータスイッチを切っても記憶が必
らず残る回路構成となっている。この保持用電流は、車
種によって相違するが、５ｍＡから多いものでは５０ｍ
Ａである。この電流で常時放電すると、２〜６ケ月程度
で完全放電状態になる場合もある。

【０００６】上記のような原因で自動車エンジンの始動
ができなくなった場合、サービス網のいきとどいた場所
ではさほど大きな問題になる事はないが、そうでない場
所では重大問題となりうる。

【０００７】蓄電池に起因するエンジン始動の問題の対
策として提案されているものに、いわゆるスイッチ蓄電
池がある。これは、常時使用する蓄電池の外に緊急予備
用の蓄電池を備えておき、回路接続を切換えることによ
り非常時に対処しようというものである。しかしなが
ら、これには、常時未使用の予備電池を搭載しておく必
要があるため、重量効率や容積効率が悪くなるという問
題がある。

【０００８】自動車用エンジンを始動させる上で重要な
ことは、スタータにはモータを回転さすのに必要な充分
な電力を供給し、イグナイターにはできるだけ高い電圧
を印加することである。従来の技術で述べたような１電
源３系統の場合、始動時にスタータに流れる電流もイグ
ナイターに流れる電流も同一蓄電池からのものである。
エンジンを始動させる場合、最低限の電流、電圧が必要
なことは周知の通りである。寿命末期などの蓄電池で
は、容量が現象しているのみならず、始動時電圧も低下
している。この電圧が約７Ｖ以下になるとエンジン始動
ができなくなる。これは、蓄電池の始動時電圧が低下し
ているためイグナイターに印加される電圧も低く、エン
ジン点火力が低下するためである。

【０００９】そこで提案されたものに２電源回路構成の
自動車用蓄電池装置がある。これは始動用蓄電池回路と
負荷用蓄電池回路との２回路より構成されている。これ
によれば、始動用蓄電池は、始動時以外は一切放電され
ず走行時・アイドリング時常に充電されるので、常に完
全充電状態となっている。従って、始動用蓄電池の容量
は１電源３系統で使用されている蓄電池の１／２でよ
く、これで安定した始動特性が得られる。しかし、同一
スペースに始動用蓄電池と負荷用蓄電池とが積載される
場合、負荷用蓄電池に分配できる蓄電池容積は１／２と
なり、１電源３系統の場合では蓄電池全容量で負荷に対
応できたのに対し、２電源回路構成では負荷に対応でき
る容量は１／２となってしまう。同一負荷に対し容量が
１／２になると、蓄電池寿命もこれに比例して短くなる
という現実がある。

【００１０】この負荷用蓄電池の短寿命を改善するた
め、２電源回路構成のものでは負荷用蓄電池の極板を厚
くし、長寿命タイプの電池にするのが普通である。これ
によれば、始動用蓄電池の容積効率に対し３〜４割増と
なる。しかし、このことは２電源回路構成とした場合、
ランプ等消灯忘れに対する信頼性は非常に向上するもの
の、始動用蓄電池と負荷用蓄電池との合計容積は１電源
３系統の蓄電池の容積よりもの１．５〜２割増となるこ
とを意味する。もしこの容積増が許容されず、始動用電
池と負荷用電池との容積比を１：１とすれば、前述した
ように、１電源方式の蓄電池寿命より相当短寿命とな
る。性能や信頼性の向上のため蓄電池の重量や容積が
１．５〜２割程度増加することはさほど重要な問題とな
らないように思われるが、１電源３系統方式が標準とな
っている現行の自動車では、蓄電池重量の軽量化のため
たえまない努力が払われている中、性能向上という名目
であっても許容されない社会状況である。

【００１１】上記したことを具体的数値を持って説明す
る。５０Ａｈの始動用蓄電池と５０Ａｈの負荷用電池と
で２電源回路を構成しての寿命調査によれば、始動電流
は３００〜４００Ａと大きいにも拘らず、常時充電状態
にあるため、このように１電源方式の１００Ａｈの１／
２容量の始動用蓄電池であっても十分な始動性能が得ら
れている。しかし、アイドリング中には３０〜６０Ａの
放電電流が発生する場合もあり、５０Ａｈの負荷用電池
では著しい短寿命になった。両蓄電池の寿命を等しくす
るには、負荷用電池として容量が約４割増の７０Ａｈが
必要であった。このことは１００Ａ蓄電池による１電源
３系統構成に比べて、２電源回路構成になると、５０Ａ
ｈ＋７０Ａｈ＝１２０Ａｈとなり、２割もの容積増が必
要となり、必然的に２割以上の重量増となる。信頼性は
向上するもののこれは時代が要求する軽量化に逆行す
る。

【００１２】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたものであり、その目的とするところは蓄電
池容積・重量を増加させることなく寿命の均一化を計る
ことができる２電源回路構成の自動車用蓄電池装置を提
供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】そこで、始動装置と、点
火装置が接続された始動用蓄電池と、車載全負荷とオル
タネータとが接続された負荷用蓄電池と、電磁スイッチ
と、電磁スイッチ接点を制御するノイズ検出装置及び電
圧検出装置とを備えてなり、電磁スイッチ接点は始動用
蓄電池と負荷用蓄電池との間に接続されたものであり、
ノイズ検出装置の入力端子は始動用蓄電池と負荷用蓄電
池とに接続されたものであり、電圧検出装置の入力端子
は負荷用蓄電池に接続されたものであり、オルタネータ
又は始動時の始動用蓄電池のノイズ発生時にはノイズ検
出装置により電磁スイッチ接点は閉となり、負荷用蓄電
池の電圧が放電状態となる所定電圧に降下したときには
電圧検出装置により電磁スイッチ接点が開となるよう構
成された自動車用蓄電池装置、とすることにより前記課
題を解決するものである。

【００１４】

【作用】本発明にかかる自動車用蓄電池装置は、始動用
蓄電池と負荷用蓄電池との寿命均一化を計ることにより
蓄電池全体容積・重量の増大を防ぐものである。従来、
２電源回路構成といえば、始動用電池では充電状態待機
が常識であった。これを、電磁スイッチやノイズ検出装
置や電圧検出装置を用い、浅い放電状態となる電圧まで
常時両電池を並列接続で一体化させておき、始動用蓄電
池からも、走行中やアイドリング中の負荷に電力を供給
することができるようにしたものであり、大電流の負荷
が投入されても全蓄電池としての放電率は大幅に小さく
なる。この結果、全体としての蓄電池長寿命を計ること
ができる。従って、負荷用蓄電池を大形化する必要がな
い。

【００１５】

【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面にて詳
述する。図１は本発明にかかる自動車用蓄電池装置の１
実施例の概略回路図である。同図において始動用電池Ｂ
ＳにはスタータＳと点火装置ＩＧとが接続され、負荷用
電池ＢＬには車載全負荷ＬとオルタネータＧとが接続さ
れている。両蓄電池ＢＳとＢＬとは、電磁スイッチＳＷ
の接点ＭｇＳに接続されている。

【００１６】ここまで述べた回路構成は公知であり、図
１を用いて従来の２電源回路構成のものについて説明す
る。従来のものでは始動用蓄電池ＢＳが常に完全充電状
態に維持され、この充電状態維持のため、始動用蓄電池
ＢＳと負荷用蓄電池ＢＬとの間にダイオードＤ（図１Ｓ
Ｗ中の破線）が挿入され、オルタネータＧの電圧が上昇
した時点に充電される回路構成となっている。又、電磁
スイッチを採用したものでは、前述と同様オルタネータ
Ｇの電圧が上昇した時点のみ接点ＭｇＳを閉じて始動用
蓄電池ＢＳを充電するものである。これらいずれの場合
も、例え負荷用蓄電池ＢＬが放電状態になっても、ダイ
オードＤあるいは接点ＭｇＳの開放により、始動用蓄電
池ＢＳから負荷用蓄電池ＢＬに電流が流れることはな
い。つまり、各種負荷Ｌの投入時、過負荷状態になって
も始動用蓄電池ＢＳが負荷用蓄電池ＢＬをバックアップ
することは一切なかった。というのも、始動用蓄電池Ｂ
Ｓの容量は１電源方式の蓄電池容量の約１／２しか見積
られておらず、これは始動に必要な最低限の容量であ
り、もし仮に始動用蓄電池ＢＳが若干でも放電するとエ
ンジン始動が困難になる場合が起こり得るからである。

【００１７】このような問題を解決するため、始動時の
み電磁スイッチ接点ＭｇＳを閉じ、負荷用蓄電池ＢＬと
始動用蓄電池ＢＳとを並列に接続し、両蓄電池によって
エンジン始動する構成のものも知られている。これにお
いても、ランプ等の消灯忘れが発生した場合、負荷用蓄
電池ＢＬは完全放電状態になるため、始動用蓄電池ＢＳ
独自で始動できる容量を確保する必要がある。又、これ
は、始動時、接点ＭｇＳが閉じるため、負荷用蓄電池Ｂ
Ｌが完全放電状態であればその開路電圧は低下している
ので、始動電流の約１割が負荷用蓄電池ＢＬの充電電流
として流れてしまい、始動性能がさらに低下する。これ
を解消するには、すでに述べたように、大容量の負荷用
蓄電池が必要になっていた。このように従来の２電源回
路構成のものには、蓄電池装置の信頼性は向上できるも
のの電池重量が２割も増加させざるを得ないという問題
があったのである。

【００１８】本発明にかかる自動車用蓄電池装置の特徴
は以下の構成にある。すなわち、本発明にかかる自動車
用蓄電池装置においては、電磁スイッチＳＷの接点Ｍｇ
Ｓの開閉時期が従来のものの場合と全く異なるのであ
る。エンジン回転時は電源スイッチ接点ＭｇＳは閉じ、
始動用蓄電池ＢＳと負荷用蓄電池ＢＬとは並列に接続さ
れて完全に一体となる。これにより正常運転時、始動用
蓄電池ＢＳと負荷用蓄電池ＢＬとは完全に一体で、１電
源３回路構成の場合と何ら変る所はない。エンジンの回
転と同時にオルタネータＧにより発電が開始されるが、
オルタネータＧは三相全波整流の方式を取っているため
直流分には必らずノイズが重畳されている。このノイズ
が入力されるのがノイズ検出装置ＮのＡ端子で、微分回
路でノイズの発生を検知すればノイズ検出装置の出力Ｏ
ＵＴ１はＨになる回路構成されている。又、エンジン始
動時、始動用蓄電池ＢＳの電圧が変動しても、ノイズ検
出装置Ｎの端子Ｂよりの入力でこの電圧変動を検知し、
ノイズ検出装置Ｎの出力ＯＵＴ１はＨになるよう構成さ
れている。つまり、電圧変動も１種のノイズであるの
で、Ａ端子、Ｂ端子のいずれかでノイズが発生すれば、
遅延コンデンサＣも必らずピーク充電されてＨとなるよ
うに構成されている。トランジスタＴｒはＲ−Ｃの遅延
回路により、約１分間ＴｒをＯＮ状態に保持できるよう
にしてある。トランジスタＴｒがＯＮ状態の間、励磁コ
イルＭｇＣに励磁電流が流れ、接点ＭｇＳは閉じた状態
を維持する。しかし、トランジスタＴｒは、電圧検出装
置Ｖの入力端子Ｃに接続された入力端子Ｃの電圧が始動
用蓄電池ＢＳ、負荷用蓄電池ＢＬにとって所定の放電状
態となる電圧まで降下した時、電圧検出装置の出力ＯＵ
Ｔ２はＬとなって遅延コンデンサＣの電荷を放電し、ト
ランジスタＴｒをＯＦＦ状態にする。これにより接点Ｍ
ｇＳを開放し、始動用蓄電池ＢＳのさらなる放電を停止
させる。これに対し負荷用蓄電池ＢＬは重負荷状態が維
持されれば完全放電状態に至る。

【００１９】前述したＲ−Ｃ回路に約１分間の遅延を持
たせたのは次の理由で、本発明の特長とする所でもあ
る。始動条件が最も厳しくなるのは、ランプ等により負
荷用蓄電池ＢＬが完全放電した場合とか、前述したよう
に走行中・アイドリング中ＢＬ電池に重負荷が連続して
発生した場合であり、完全放電に至ることもある。この
場合、負荷用蓄電池ＢＳに残存する容量は、図２に示す
ように１／２であるとする。この容量では、前述してい
るようにエンジン始動は全く不可である。エンジン始動
時、ノイズ検出装置Ｎの端子Ｂに電圧変動が発生する
と、接点ＭｇＳは約１分間閉じる。この間負荷用蓄電池
ＢＬは、図２に示されているように、始動用蓄電池ＢＳ
により充電され、１／８の容量まで回復する。蓄電池の
始動性能について言えば、容量も重要な要因となるが、
これ以上に重要な要因は極板表面積ともいえる。例え
ば、始動用蓄電池ＢＳの容量が５０％容量で負荷用蓄電
池ＢＬの容量が０％容量のときはエンジン始動は不可で
あるが、始動用蓄電池ＢＳの容量が１５％で負荷用蓄電
池ＢＬの容量も１５％のであれば、容易にエンジン始動
が可能となる。このことは負荷用蓄電池ＢＬに若干でも
容量が確保できれば極板表面積が２倍に活用でき作用面
積が増大し、出力電力が増大するためである。

【００２０】以上述べたように、従来の２電源回路構成
のものでは、始動特性を確保するためには、１電源３回
路構成の場合に比べ、蓄電池容積として３〜４割増とせ
ざるをえなかった、本発明にかかる自動車用蓄電池装置
によれば、最悪条件の場合のみの１分間程の充電時間を
見込めば、始動用蓄電池ＢＳと負荷用蓄電池ＢＬとがバ
ランスよく利用されるので、蓄電池全体の容積を１電源
３系統構成のものと同等あるいはこれ以下に設定でき
る。

【００２１】尚、負荷用蓄電池ＢＬの容量回復時間はそ
の放電状態によって相違するが、負荷用蓄電池ＢＬの電
圧が１１．８Ｖまで電圧回復すれば始動に十分対応でき
るため、電圧検出装置ＶのＣ端子の電圧が１１．８〜１
２．０Ｖに達すれば始動ＯＫの表示機構を追加すれば、
さらに機能アップした自動車用蓄電池装置を得ることが
できる。

【００２２】

【発明の効果】従来の２電源回路構成のものでは、負荷
用蓄電池は常時完全充電状態待機となっている始動用蓄
電池よりもかなり短寿命である。そこで、両蓄電池間の
寿命不均一を同等にするため負荷用電池の容量を３〜４
割増としているの実状である。この結果、蓄電池容積が
１電源３系統のものに比べて１．５〜２割増となってい
る。ところが、本発明にかかる自動車用蓄電池装置は、
常時両蓄電池を負荷に対応できる構成としたものである
ので、両蓄電池の寿命を均一にでき、両電池の合計容積
（表現を変えると重量）を１電源３系統の場合と同等以
下に設定できる。しかも、２電源回路構成の高信頼性を
損なうことはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例を示す回路図である。

【図２】本発明の１実施例にかかり、始動直後にノイズ
電圧変動を検出し、接点を閉じた状態で負荷用蓄電池が
始動用蓄電池により充電される様子を示した模式図であ
る。

【符号の説明】

Ｓ 始動装置 ＩＧ 点火装置 ＢＳ 始動用蓄電池 Ｌ 車載全負荷 Ｇ オルタネータ ＢＬ 負荷用蓄電池 ＳＷ 電磁スイッチ ＭｇＳ 電磁スイッチ接点 Ｎ ノイズ検出装置 Ｖ 電圧検出装置 Ａ、Ｂ ノイズ検出装置の入力端子 Ｃ 電圧検出装置の入力端子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 始動装置（Ｓ）と、点火装置（ＩＧ）が
   接続された始動用蓄電池（ＢＳ）と、車載全負荷（Ｌ）
   とオルタネータ（Ｇ）とが接続された負荷用蓄電池（Ｂ
   Ｌ）と、電磁スイッチ（ＳＷ）と、電磁スイッチ接点
   （ＭｇＳ）を制御するノイズ検出装置（Ｎ）及び電圧検
   出装置（Ｖ）とを備えてなり、 電磁スイッチ接点（ＭｇＳ）は始動用蓄電池（ＢＳ）と
   負荷用蓄電池（ＢＬ）との間に接続されたものであり、 ノイズ検出装置（Ｎ）の入力端子（Ａ、Ｂ）は始動用蓄
   電池（ＢＳ）と負荷用蓄電池（ＢＬ）とに接続されたも
   のであり、 電圧検出装置（Ｖ）の入力端子（Ｃ）は負荷用蓄電池
   （ＢＬ）に接続されたものであり、 オルタネータ（Ｇ）又は始動時の始動用蓄電池（ＢＳ）
   のノイズ発生時にはノイズ検出装置（Ｎ）により電磁ス
   イッチ接点（ＭｇＳ）は閉となり、負荷用蓄電池（Ｂ
   Ｌ）の電圧が放電状態となる所定電圧に降下したときに
   は電圧検出装置（Ｖ）により電磁スイッチ接点（Ｍｇ
   Ｓ）が開となるよう構成された自動車用蓄電池装置。